基于快速行进平方梯度场的大编队异构无人机轨迹规划方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及无人机编队轨迹规划和控制领域，提供了一种基于快速行进平方梯度场的大编队异构无人机轨迹规划方法及系统；所述方法包括：S1预处理地图；S2采用快速行进平方法计算快速行进场，得到行进场时间值地图；S3在行进场时间值地图中实现梯度求解，得到快速平方行进梯度场；S4建立无人机编队避障规则，生成避障速度；S5无人机在每个更新规划时刻，通过探测周围动态障碍物及其他无人机位置，计算得出该无人机在该点的避障速度；同时利用快速平方行进梯度场矢量合；S6对所述矢量合进行约束处理，最终得出无人机的飞行方向和速度大小。本发明专利技术提出了快速行进梯度场的概念，实现了大编队的快速计算，减少了无人机编队的规划用时和计算量，提高了编队在面对干扰、无人机的加入退出、无人机编队的分群和集结情形下的执行效率和安全性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无人机编队轨迹规划和控制领域，提供了一种基于快速行进平方梯度场的大编队异构无人机轨迹规划方法及系统。

技术介绍

1、无人机编队协同规划的重要性在于它对各种应用领域和任务提供了多方面的益处，包括提高效率、增强任务执行能力和减少风险，尤其针对大规模无人机编队，编队规划算法的安全性和实时性需要得到保证。

2、从编队构建形式上，无人机编队的主要构成形式有基于领导者和分布式等。基于领导者的无人机编队飞行算法编队通信压力小，易扩展，可以实现大编队的飞行，但是整个系统高度依赖领导者无人机，如果领导者无人机遭受故障、干扰或失联，整个编队可能会受到影响，同时随着编队规模的增大，对领导者无人机的要求也会增加，维护大规模编队的单一领导者可能会变得非常复杂，限制了编队规模的扩展性和自主性。

3、现有的无人机编队轨迹规划算法主要集中于图搜索算法、优化算法和智能算法，其中图搜索算法原理是对地图信息进行处理，几何构建路径，最为稳定和高效，包含了传统的a*，快速扩展随机树(rrt)算法等。智能算法适合复杂环境中的规划问题处理，但对于大规模无人机的规划本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于快速行进平方梯度场的大编队异构无人机轨迹规划方法，其特征在于，所述方法包括：

2.如权利要求1所述的基于快速行进平方梯度场的大编队异构无人机轨迹规划方法，其特征在于，步骤S1中，所述预处理，具体为生成占用地图和二值化地图；所述占用地图是与所述二值地图一样大小的二维地图，存储各无人机的当前位置，显示无人机的飞行路径，并且记录各步位置以对应读取梯度场信息。

3.如权利要求2所述的基于快速行进平方梯度场的大编队异构无人机轨迹规划方法，其特征在于，步骤S2具体为：对二值化处理地图，以障碍物边缘进行波传播形成速度场，以目标点进行波传播，传播速度为每一点的速度场值...

【技术特征摘要】

1.一种基于快速行进平方梯度场的大编队异构无人机轨迹规划方法，其特征在于，所述方法包括：

2.如权利要求1所述的基于快速行进平方梯度场的大编队异构无人机轨迹规划方法，其特征在于，步骤s1中，所述预处理，具体为生成占用地图和二值化地图；所述占用地图是与所述二值地图一样大小的二维地图，存储各无人机的当前位置，显示无人机的飞行路径，并且记录各步位置以对应读取梯度场信息。

3.如权利要求2所述的基于快速行进平方梯度场的大编队异构无人机轨迹规划方法，其特征在于，步骤s2具体为：对二值化处理地图，以障碍物边缘进行波传播形成速度场，以目标点进行波传播，传播速度为每一点的速度场值，传播直到整张地图建立完成。

4.如权利要求1所述的基于快速行进平方梯度场的大编队异构无人机轨迹规划方法，其特征在于，步骤s4中，所述无人机编队避障规则为：采用人工势场进行规则建立，建立三个距离，分别为探测距离ddect、编队距离dform和安全距离dsafe，其中无人机能感知到探测距离内的无人机以及动态障碍物信息；编队距离为形成编队的阈值，超出阈值的无人机被要求返回编队；安全距离为任意无人机间的最小安全距离，进入安全距离区域内产生指数排斥。

5.如权利要求4所述的基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜梁，吴国强，韩松，蔡赫，朱日东，樊鹏辉，
申请(专利权)人：航天时代飞鸿技术有限公司，
类型：发明
国别省市：